锂离子电池正极材料LiMn1.95Cr0.05O4的电化学性能

采用分段固相法合成了LiMn2O4和掺Cr的LiMn1.95Cr0.05O4电池正极材料.XRD分析证实2种材料都为尖晶石结构,但LiMn1.95Cr0.05O4有较小的晶格常数.循环伏安测试显示掺Cr增强了反应可逆性.交流阻抗测试表明,50次循环后,LiMn2O4电池的反应电阻增加了32.1%,LiMn1.95Cr0.05O4电池的反应电阻只增加21.7%,说明掺Cr可减小反应电阻的增加.     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。     

球形尖晶石LiMn2O4的制备及性能

通过氧化还原法在室温下制备出球形MnO2前驱体,以LiOH·H2O为锂源,按照一定锂锰摩尔比混合,在750℃下焙烧8h,得到球形尖晶石LiMn2O4.采用X射线衍射和扫描电镜对MnO2和LiMn2O4进行了表征,并对LiMn2O4样品做了充放电性能及循环性能测试.结果表明:合成的样品以球形颗粒存在,粒度大小均匀,分散性和流动性好;首次充放电比容量分别为130.5和128.2 mAh·g-1,充放电效率为98.2%,50次循环后容量保持率为90%,球形LiMn2O4具有较高的比容量和优良的循环性能.     

阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料     

机械活化氧化法制备锰酸锂及其性能研究

以高纯金属锰粉和碳酸锂为原料,通过机械活化氧化法合成了尖晶石LiMn2O4材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对LiMn2O4样品结构及形貌进行表征,用充放电测试和交流阻抗技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明,所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且颗粒形貌规整,颗粒大小均匀。所制备的LiMn2O4材料室温(25℃)在3.0~4.3V电压范围,在0.1C倍率下首次放电比容量为125.8mAh/g;2C首次放电容量为120.1mAh/g,300次循环后放电容量保持103.9mAh/g,容量保持率为86.51%。且样品具有较好的高温性能和较小的阻抗。     

钛掺杂尖晶石LiMn2O4的制备及电化学性能

为解决锂离子电池正极材料LiMn2O4的容量衰减的问题,以TiO2为掺杂体采用固相法制备了LiMn2-xTixO4,并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明:制备的LiMn2-xTixO4(x≤0.1)具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,并且颗粒形貌随钛的引入得到改善.电化学测试结果显示:钛掺杂能使LiMn2O4的循环性能提高,电化学容量衰减得到抑制.其中LiMn1.995Ti0.005O4具有较好的初始比容量和高温循环性能.     

尖晶石LiMn2O4的合成和电化学性能研究

采用高温固相反应法合成具有尖晶石结构的锂离子二次电池正极材料LiMn2O4,进行稀土元素La的掺杂修饰,形成复合氧化物LiMn2-xLaxO4.对材料进行XRD、FESEM、循环伏安、充放电等测试.实验结果表明,合成的材料具有比较标准的尖晶石结构,La元素掺入可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定材料骨架结构的作用,更加有利于锂离子的迁移,从而有效提高了LiMn2O4的电化学可逆性和循环稳定性.     

Bi和F复合掺杂对LiMn2O4结构及电化学性能的影响

采用固相法合成LiMn2-xBixO4-yFy(x=0,0.03;y=0,0.05,0.1),通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及循环伏安等技术分析检测合成材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:合成的LiMn2-xBixO4-yFy均为尖晶石结构,无杂相,颗粒表面光滑,大小均匀。常温下以0.2C倍率循环30次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率为90.88%,远高于未改性LiMn2O4的86.51%,常温及55℃下以1 C倍率循环100次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率分别为91.81%和83.69%,高于未改性的78.65%和71.82%。Bi和F复合掺杂提高了材料的稳定性和循环性能,尤其是高温循环性能。     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

以醋酸锰、硝酸锂为原料,采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体。应用TG-DSC,XRD,CV及恒流充放电测试等手段对前躯体及LiMn2O4粉体进行性能表征,确定了其最终的合成温度为600℃。常温下,组装成半电池,初始放电容量为120.2mAh/g,循环50次后容量保持在70%左右。     

S掺杂LiMn2O4尖晶石的合成与性能

分别用溶胶-凝胶法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4-xSx,在掺S量x＞0.04时,两种方法都不能获得纯的立方尖晶石相.LiMn2O4-xSx电化学性能测试结果表明,S掺杂对LiMn2O4的4V区性能没有明显的改善,但是在3V区具有良好的循环性能,30次循环后容量不但没有衰减而且有一定的增加.S掺杂对LiMn2O4在3V区的改善作用为扩大材料的工作电压范围、提高材料的初始容量提供了一条可能的途径.     

Influence of Nb5+ Doping on Structure and Electrochemical Properties of Spinel Li1.02Mn2O4

The Li1.02NbxMn2-xO4 (x=0,0.005,0.01,0.02,0.04 and 0.1) materials were prepared by solid-state reaction method in which Li2CO3 , electrolytic MnO2 and Nb2O5 were used as reactants. The influences of the Nb5+ doping on structure, morphology and electrochemical performance were systemically investigated by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and AC impedance. XRD test showed that the prepared samples had single spinel structure although there was impurity phase of LiNbO3 existing in Li1.02NbxMn2-xO4 phase after Nb5+ doping. The doped materials with Nb5+ had smaller lattice parameters and crystal volume compared with pristine Li1.02Mn2O4. The endurance of overcharge was largely improved. In addition, the small amount of Nb5+ doping could increase the material conductivity.     

尖晶石相型LiM_(0.2)Mn_(1.8)O_4(M=Mg、Cd)相的晶格畸变与红外吸收峰频移

通过室温固相法制备了不同元素掺杂的前驱体,并采用分步煅烧法获得了尖晶石型LiMn2O4和LiM0.2Mn1.8O4(M=Mg、Cd)相。采用XRD和FTIR技术就元素掺杂对产物晶格畸变、Mn—O键长和键能强度等微观结构参数和光谱频移现象进行分析。结果表明,不同元素掺杂导致产物产生不同程度的晶格畸变。Mg元素掺杂使晶格收缩,Mn(Ⅳ)—O和Mn(Ⅲ)—O键收缩和键能强度增加,对应吸收峰发生蓝移;Cd元素掺杂使晶格膨胀,Mn(Ⅳ)—O和Mn(Ⅲ)—O键增长和键能强度降低,对应吸收峰发生红移。     

锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3的溶胶凝胶法合成和电化学性能

以CH3COOLi·2H2O、V2O5、Mn(CH3COO)2·4H2O、(NH4)2HPO4和蔗糖为原料,采用溶胶–凝胶法合成了掺锰磷酸钒锂/碳(Li3V2-2x/3Mnx(PO4)3/C)复合正极材料,用XRD、XPS、SEM、电化学性能对样品进行了表征.测试结果表明,少量锰的掺杂并未改变Li3V2(PO4)3/C的单斜结构,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3中的Mn和V分别以+2和+3价存在,其颗粒类似球形,直径比较均匀且小于200 nm,并表现出良好的电化学性能.在0.1C倍率和3.0～4.8 V电压内,该样品的首次充、放电容量分别为182.1和168.8 mAh/g,放电效率高达92.69%,而且100次循环后,其放电比容量仍是首次放电容量的77.4%.     

Possible weak ferromagnetism in pure and M (Mn, Cu, Co, Fe and Tb) doped NiGa2O4 nanoparticles

We report on the structural and magnetic properties of nanoparticles of NiGa2O4 and 5 at.% M doped (M = Mn2+, Cu2+, Co2+, Fe3+ and Tb3+) at Ga site of NiGa2O4, synthesized by gel-combustion method. The particle size, as investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, could be fine tuned by a controlled annealing process. Weak ferromagnetism becomes significant, when the particles are in the nano regime (5-7 nm). The magnetization becomes insignificant at larger particle size ( 150 nm). Cu2+ and Tb3+ doped NiGa2O4 nanoparticles showed relatively large room temperature ferromagnetism compared to other doped (Fe, Mn and Co) and undoped NiGa2O4 samples. The weak ferromagnetism observed in the nanoparticles of NiGa2O4, which is antiferromagnetic in the bulk, is due to the surface disordered states with uncompensated spins.     

Characterization of the electrochemical reactions in the Li(1+x)V3O8/Li cell by soft X-ray absorption spectroscopy and two-dimensional correlation analysis

We applied soft X-ray absorption spectroscopy (XAS) and two-dimensional (2D) correlation analysis to the first lithium insertion-extraction cycle in a Li(1+x)V3O8/Li cell in order to investigate the electrochemical reactions of lithium with the Li(1+x)V3O8 electrode. The V L(II,III)-edge and O K-edge spectra of the Li(1+x)V3O8 electrode were obtained for varying electrode lithium content. The insertion of lithium leads to the reduction of the V5+ species present in the pristine Li(1+x)V3O8 electrode, and to the red shift and the broadening of the spectral features of the V L(II,III) edge compared to those of the pristine electrode. In the extraction process, the main spectral features at the highest value of the extraction of lithium show some differences compared to the features of the pristine electrode spectrum due to the residual lithium ions in the Li(1+x)V3O8 structure. The O K-edge spectra revealed that the insertion of lithium mainly affects the V 4sp-O 2p bonds and consequently induces a change in bonding geometry. The 2D correlation analysis of these spectra clearly shows that V-O bonds are significantly perturbed by the insertion-extraction of lithium into the Li(1+x)V3O8 electrode.     

钛离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能，用Ti（Ⅳ）对LiFePO4进行掺杂．用电化学方法测量了Li1-xTixFePO4的充放电性能，用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构．固相反应可以制备单相Li1-xTixFePO4（x=0．00、0．01、0．02、0．03、0．05和0．07，摩尔分数），其中Li0．98Ti0．02FePO4具有更好的电化学性能，在80mA／g的充放电电流下，第2次的放电比容量为136．606mAh／g，循环20次后为128．388mAh／g．研究表明，少量钛离子掺杂不仅改变了原子间距和位置、引起晶胞收缩，而且增加了LiFePO4中Fe^3＋／Fe^2＋共存态的浓度，提高了材料的导电能力，从而能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能．     

氧化锌薄膜的拉曼光谱研究

利用拉曼光谱结合X射线衍射分析对未掺杂和掺杂的ZnO薄膜，陶瓷薄膜进行了研究，ZnO薄膜及ZnO陶瓷薄膜均由sol-gel法制备，掺杂组份有Bi2O3,Sb2O3,MnO和Cr2O3等。结果表明，未掺杂的薄膜的ZnO主晶相均表现出显著的定向生长特征，其拉曼光谱特征谱峰为437cm^-1，谱峰强度随薄膜退火温度的提高略有增强，掺杂后ZnO的拉曼谱峰发生了红移，掺Bi2O3后ZnO的拉曼谱峰由347cm^-1移质移至434cm^-1，掺Sb2O3后ZnO的拉曼谱峰移至435cm^-1，而掺杂Bi2O3,Sb2O3,MnO和Cr2O3等组份的ZnO陶瓷薄膜的ZnO拉曼谱峰则移至434cm^-1，说明掺杂元素进入了ZnO晶格，引起了晶格的变化，ZnO薄膜性能不仅受次晶相组成的影响，而且受因掺杂元素进入而引起的ZnO晶格畸变的影响。     

Zn、Pr共掺In2O3陶瓷材料的高温热电传输性能

利用放电等离子SPS烧结工艺制备得到Zn、Pr共掺的In2O3多晶陶瓷材料。通过研究材料的热电传输性能和微观结构,发现共掺工艺对SPS烧结的In2O3陶瓷材料的传输性能有着显著的影响,其结构为多孔结构。低浓度共掺的样品在测试温度范围内能够得到较高的电导率(约100S/m)和热电势(约200μV/K)。其中试样In1.92(Pr,Zn)0.08O3的热导率973K最低为2.5W/(m.K),该样品可获得最高的热电功率因子3.5×10-4 W/(m.K2),对应其热电优值0.10。其性能表明利用放电等离子SPS烧结工艺制备的In2O3基陶瓷作为n型高温热电材料具有很好的潜力。     

Eu2+、Dy3+、Li+共掺杂CaSi2O2N2荧光粉的发光性能

采用高温固相反应法制备了一系列白光LED用CaSi2O2N2:0.05Eu2+,xDy3+,xLi+(0≤x≤0.03)荧光粉.利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:Dy3+和Li+离子的掺入没有改变CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉的主晶相.利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现所有样品的激发光谱均覆盖了从近紫外到蓝光的较宽范围,400 nm激发下得到的发射光谱为宽波段的单峰,峰值位于545 nm左右,是Eu2+离子5d-4f电子跃迁引起的.Dy3+离子掺杂可以提高CaSi2O2N2:Eu2+荧光粉的发光强度,Dy3+与Li+共掺杂可进一步提高荧光粉的发光强度,当Dy3+和Li+的掺杂量为1mol%时,荧光粉的发光强度达到最大值,是单掺杂Eu2+的荧光粉发光强度的157%.     

富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的Zn2+掺杂改性

采用高温固相合成法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zn_xO_2(x=0,0.03,0.06,0.10),Zn~(2+)掺杂对Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的表面特性和电化学性能都有影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析、充放电测试、倍率特性测试、循环性能测试,分析了该合成材料的晶体结构、形貌特征、微观结构和电化学性能。富锂锰基正极材料为a-NaFeO_2层状结构,R-3m空间群,结晶度高,结构稳定性好,其中Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.48)Zn_(0.06)O_2的电化学性能较好。掺杂Zn~(2+)可以提高富锂锰基正极材料的充放电比容量、倍率性能、循环性能等电化学性能。